带LCL滤波的SAPF电流控制点选取的研究
摘要：通过理论分析提出带LCL滤波的无源阻尼并联型有源电力滤波器（SAPF）双环控制系统电流控制点的选取方法。与传统的内外环反馈电流均取自电网侧相比,当内环反馈电流取自逆变器侧,外环反馈电流取自电网侧时,使系统稳定的阻尼电阻和比例增益取值范围较大,稳态精确度在高次谐波处略有降低,由于一般高次谐波含量较少,这种降低几乎可以忽略不计。因此,只需要较小的阻尼电阻,就可使系统达到稳定以及获得很好的稳态精确度,这样可以减小阻尼损耗,以及减小设备发热隐患;由于使系统达到稳定的比例增益值取值范围较大,可以通过适当增大比例增益的方式来提高系统的稳态精度,同时加快系统的响应速度。仿真结果验证了所提控制系统反馈电流选取方法的正确性和有效性。基于转子偏心坐标系的无轴承永磁薄片电机径向悬浮力模型
摘要：针对无轴承永磁薄片电机（BPMSM）运行时转子悬浮不够稳定的问题,研究了影响BPMSM转子悬浮性能的主要因素,即转子径向悬浮力模型。依据位移补偿控制理论和角坐标系的概念,建立了新的转子偏心坐标系。在转子偏心坐标系下,基于麦克斯韦应力张量法,利用积分和三角变换推导了转子径向悬浮力模型,并设计悬浮力绕组电流直接控制系统。建立电机的有限元模型,通过对比径向悬浮力的有限元分析结果与数学模型计算结果,验证了所推导数学模型的正确性与准确性。贯流式水轮发电机空载电压波形畸变与阻尼条损耗发热抑制
摘要：为改善水轮发电机电能质量,预防阻尼绕组过热,保证机组与电网运行安全,基于电机电磁场、电路及传热学理论,建立了水轮发电机三维分层非线性时变运动电磁场-电路结合模型与磁极系统三维稳态温度场模型。进而针对一台q=11/2的36 MW贯流式机组的128种结构设计方案,通过电磁场-温度场综合计算,广泛深入地分析了定转子槽距比、定子斜槽程度以及每极阻尼条根数等结构参数对空载电压波形畸变率和额定工况阻尼绕组损耗发热的影响,在此基础上,讨论了同时抑制空载电压波形畸变率与阻尼绕组损耗发热的设计措施。计算结果与实测数据相吻合。直流母线串联辅助电路的谐振直流环节逆变器
摘要：为实现一种结构简单,控制方便,高效率,高功率密度的逆变器,提出了一种新型谐振直流环节软开关逆变器的拓扑结构。通过在传统硬开关逆变器的直流环节添加串联在直流母线上的辅助谐振单元,使直流母线电压周期性地归零,可以实现逆变桥主开关器件的零电压开关,而且辅助开关器件可以实现零电流开通和零电压关断。此外,辅助谐振单元只有一个辅助开关,硬件成本低。分析了电路的换流过程和设计规则,并建立起辅助谐振电路损耗的数学模型,讨论了谐振参数对辅助电路损耗的影响。制作了一个1 k W的实验样机,实验结果表明逆变器的主开关和辅助开关器件都实现了软开关,所以该软开关逆变器能有效地降低开关损耗和提高效率。UUV推进电机在线参数辨识自适应控制方法研究
摘要：针对水下无人航行器（UUV）的推进电机矢量控制系统中电流控制器性能因参数变化而下降的问题,提出一种基于智能在线参数辨识的电流环自适应控制方法。以离散型永磁同步推进电机动态模型作为被控对象,采用动态惯性权重粒子群算法对永磁同步推进电机的定子电阻和dq轴电感进行在线辨识,根据电流控制器工程设计方法,将辨识所得的电机参数实时用于计算电流控制器的PI值,实现电流环的自适应控制。最后,通过仿真实验验证所提方法的有效性,结果表明该方法可以有效地克服水下快速洋流对推进电机的负载扰动,进而实现永磁同步推进电机的快速、高精确度电流控制性能。基于相幅协调策略的PMSM大惯性负载滑模定位控制研究
摘要：针对驱动大惯性负载的永磁同步电机（PMSM）伺服系统在定位控制中存在定位精度差和动态响应滞后等问题,提出了基于离散电流矢量相幅协调控制策略的PMSM大惯性负载滑模定位控制的方法。将PMSM的定位过程按输出转矩最大、转矩脉动最小以及定位误差最小等控制目标分成若干控制阶段,从而协调控制离散电流矢量的相位和幅值来改善转矩的控制响应,并且引入滑模控制,在不同阶段根据控制目标设计不同的滑模面,来提高响应速度和控制精度。最后,通过仿真和实验,从短距离定位和长距离定位分别进行验证,实验结果表明该方法在大惯性负载下的PMSM定位控制中的高精度定位和快速响应效果。逆变器参数不匹配微电网改进下垂策略
摘要：针对逆变器线路阻抗和逆变器参数不匹配以及本地负载不均衡的微电网系统,提出一种改进的P-V控制策略,该策略计算各个分布式发电单元输出有功功率的平均值,然后将平均值与本地有功功率测量值作差,利用该差值的积分项对输出电压幅值进行补偿,从而实现高精度的功率均分。该方法使系统具有很好的稳定性和动态性能,在复杂的微电网结构中也能得到很好的功率均分效果,能够实现不同功率等级逆变器间功率的精确分配。仿真和实验结果证明了方案的正确性。基于CESO磁链观测器的模型参考自适应感应电机转速辨识
摘要：针对感应电机无速度传感器矢量控制下的速度辨识问题,设计了一种基于扩展状态观测器的闭环转子磁链观测器（CESO）,并提出以其作为参考模型的模型参考自适应（CESO-MRAS）转速辨识方法。该磁链观测器将模型中不确定部分进行状态扩展并反馈补偿,是一种闭环观测器,因而对电机转子电阻变化以及外部扰动具有良好的鲁棒性,克服了传统电压转子磁链模型的纯积分和低速区的电压降问题。通过与传统MRAS的仿真比较研究,在转子电阻和转矩的大范围变化低速区,该算法能显著提高矢量控制系统的速度动态辨识能力和转矩抗扰能力。仿真和实验结果验证了该方法的正确性和有效性。初级横向偏移时直线感应电机磁场与推力的有限元分析
摘要：由于振动以及弯道等原因,直线感应电机初级和次级经常处于横向偏移状态。考虑在此种工况下,电机拓扑结构和电气结构两个方面均为不对称情况,使用3-D有限元法,分析了直线感应电机的磁场以及推力的变化。首先,给出了直线感应电机的数值计算方法和边界条件,并建立了完整3-D模型来考虑纵/横向边缘效应、初级绕组端部与次级伸出缘等参数。其次,在此3-D模型基础上,计算了不同偏移量时纵/横向的磁场分布,以及讨论了半添槽对直线感应电机出力的影响,提出了纵向和横向磁场的畸变系数,用于量化不对称的程度。最后,计算了推力在对中和横向偏移情况下的变化,并分析了该变化对实际行车中牵引力和控制系统的影响。多脉波整流器直流侧无源谐波抑制机理研究
摘要：为提高多脉波整流器的直流侧无源谐波抑制能力,研究了基于两抽头变换器的24脉波整流器直流侧谐波抑制机理。根据抽头变换器的结构及安匝平衡原理,分析了抽头变换器的功能及工作模式,研究了抽头变换器的工作模式对整流桥输出电流、整流器输入电流及负载电压的影响,给出了抽头变换器变比的理论最优值。理论分析及实验结果表明,抽头变换器的端电压会使其所接的两个二极管交替导通,对整流桥输出电流进行调制,进而产生环流,该环流流经交流侧时会抵消原输入电流中的12k±1（k为奇数）次谐波。另外,抽头变换器所接的两个二极管的交替导通,会在负载上产生附加电压,附加电压的存在可以显著降低负载电压的纹波系数。相应的实验结果验证了理论分析的正确性。感应电机全阶磁链观测器设计及其控制性能对比分析
摘要：针对以往在感应电机无速度传感器矢量控制中,全阶磁链观测器均是以静止坐标系下状态变量进行设计的,其基于欧拉法的离散化过程估算误差大,若采用梯形法、双线性法或龙格-库塔法,估算误差有所减小,但计算过程复杂,不适宜工程应用。提出以同步旋转坐标系下的定子电流和转子磁链作为状态变量来设计全阶磁链状态观测器,其离散化过程采用工程上常用的欧拉法,计算量小。同时给出了基于两种坐标系下全阶磁链观测器转速估算自适应律设计方法。仿真分析和实验结果对比表明,在低速和高速状态下,同步旋转坐标系下设计的状态观测器电流和转速估算准确快速,可以明显提高系统控制的精确性和实用性。无电压传感器逆变器开路故障诊断方法
摘要：为了提高永磁同步电机（PMSM）控制系统的可靠性,提出一种基于二阶滑模电压观测器和混合逻辑动态模型（MLD）的无电压传感器逆变器开路故障诊断方法。首先构建正常工作与故障状态下电压源逆变器的混合逻辑动态模型,并对两种状态下电机电压的残差进行分析。通过提取电压残差中所包含的故障信息,实现了逆变器开路故障的诊断与定位。同时,提出一种二阶滑模电压观测器对电机电压进行实时估计,避免电压传感器所带来的增加系统复杂性与成本的问题,减少系统潜在故障源。最后,通过实验验证了该方法的有效性。单相PWM整流器定频模型预测功率控制算法
摘要：针对传统单相PWM整流器开关表直接功率控制算法的系统功率脉动大、开关频率不固定、网侧谐波高等问题,借鉴三相PWM整流器的模型预测直接功率控制（MP-DPC）算法,提出了一种基于占空比优化的单相PWM整流器MP-DPC算法。首先,依据瞬时功率理论,通过虚拟坐标系构造网侧电压与电流的旋转矢量,给出了一种单相系统功率求解算法;然后,研究不同开关状态对系统功率的影响,给出了单相PWM整流器最优开关状态选择与占空比求解的MP-DPC方法;最后,分别对滞环开关表DPC与MP-DPC算法进行了计算机仿真及半实物实验对比研究,结果表明：与滞环开关表DPC算法相比,该MP-DPC算法具有控制精度高、开关频率恒定、网侧电流谐波含量低等优点,也验证了该算法的有效性和优越性。用于PFC的Buck/Boost有源储能电容变换器研究
摘要：针对PFC变换器,推导输入功率因数为1时,储能电容容值与其电压及输出功率的关系,表明容值与直流母线电压及其纹波成反比,与功率成正比。鉴于电容纹波电压受制于直流母线电压平均值,提出采用Buck/Boost有源储能电容变换器取代直流母线电容,增大了其电压变化的自由度,使电容能量实现满充满放,保证输入功率因数为1,能将容值大幅减小,因而可以采用薄膜电容或瓷片电容作为储能电容。分析了该变换器的工作原理,提出了采用输入电压移相以实现所需占空比的SPWM控制方法和实现电路,制作了60 W的样机进行实验验证,实验结果表明所提方法是有效的。永磁同步电机变指数趋近律滑模控制
摘要：为取得系统对负载和参数扰动的高稳定性,同时避免滑模控制（SMC）具有的抖振现象,将一种新的滑模变结构控制策略应用于永磁同步电机（PMSM）驱动系统中。采用最大转矩电流比（MTPA）控制分配定子d、q轴电流,并将它们与转矩的关系拟合为低阶多项式,有效地提高了该方法的工程实用性;阐述了在系统存在性条件下改进的变指数趋近律控制策略,通过恰当地选取积分滑模面和切换增益,并将控制律连续化,有效地削弱了滑模控制方法的抖振问题。仿真与实验结果表明,该方法可以有效抑制系统抖振,改善系统鲁棒性,同时具有良好的动、静态性能。双惯量弹性负载系统机械谐振机理分析及谐振特征快速辨识
摘要：重点分析带弹性传动装置的双惯量系统机械谐振机理,首先对比连续系统开、闭环幅频特性与固有谐振特征的定量关系,确定谐振模式;进一步针对离散系统,分析控制器刚度对离散闭环系统谐振的影响,确定离散系统持续振荡状态下谐振频率即为NTF频率。通过谐振机理的分析可知固有机械谐振特征对于消除谐振影响显得尤为重要。研究了基于伪随机序列和Chirp信号的两种快速谐振特性获取方法。通过辨识的谐振频率可以确定陷波滤波器参数。仿真及实验结果证实了该谐振特征获取方法的准确性和在此基础上的谐振抑制效果。